Рига: -4.6°С
Революционный эксперимент с гибридными клетками
Новое научное изыскание, проведенное командой Университета Окленда (Новая Зеландия), бросает вызов устоявшимся представлениям о не кодирующей части человеческого генома. Ученые создали уникальные гибридные клетки, внедрив в человеческие клетки значительные фрагменты ДНК растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля), широко используемого в генетических исследованиях.
Целью эксперимента было понять, насколько «случайная» для человеческой системы растительная ДНК будет считываться клеточным аппаратом. Поскольку эволюционные пути человека и Arabidopsis разошлись более 1,6 миллиарда лет назад, растительный генетический материал в человеческой клетке выступает своего рода «чистым» маркером для выявления фоновой активности.
Сравнение активности: Растение против Человека
Результаты оказались весьма показательными. Активность считывания растительной ДНК в гибридных клетках оказалась сопоставимой с активностью не кодирующей, так называемой некодирующей, ДНК самого человека. Ученые измеряли частоту точек начала транскрипции — моментов, когда ДНК преобразуется в РНК — на единицу длины.
«Активность растительной ДНК составила около 80% от активности человеческой не кодирующей ДНК», — отмечают исследователи.
Это наводит на мысль, что большая часть транскрипции не кодирующих участков генома может быть объяснена не специфическими функциями, а фоновым шумом, который свойственен самой работе клеточных механизмов. Как прокомментировал Бретт Эйди из Университета Окленда, это, по всей видимости, «в целом соответствует идее мусорной ДНК».
Постановка под сомнение проекта ENCODE
Данное исследование вступает в полемику с выводами, сделанными в рамках крупного проекта ENCODE в 2012 году. Тогда было заявлено, что более 80% человеческого генома является активным, что подразумевало его функциональность. Однако новое исследование предполагает, что само по себе считывание ДНК в РНК не гарантирует полезной биологической цели.
По общепринятым данным, только около 1,2% генома человека кодирует белки, что составляет основу для жизни. Вопрос о назначении гигантской остальной части генома десятилетиями оставался предметом ожесточенных научных споров. Если большая часть этой не кодирующей области действительно является шумом, это существенно меняет наше представление о сложности и эффективности генома.
Реакция научного сообщества и дальнейшие шаги
Полученные данные вызвали живой отклик среди генетиков. Крис Понтинг из Эдинбургского университета подчеркнул, что работа демонстрирует, насколько «шумной» может быть биология в принципе. Дэн Граур из Хьюстонского университета подтвердил скептический взгляд, заявив, что исследование «подтверждает очевидный факт: большая часть генома человека является мусором».
Тем не менее, остался нерешенный вопрос: активность человеческой некодирующей ДНК все же на 20-25% выше, чем у растительной. Ученые пока не могут дать окончательного объяснения этому расхождению. Они не исключают, что часть РНК, образующихся из человеческой ДНК, все же может выполнять какую-то, пусть и не всегда очевидную, функцию. Для точного разграничения значимых сигналов от случайного шума исследователи в настоящее время активно задействуют методы машинного обучения.
Этот эксперимент, ставший возможным благодаря сотрудничеству новозеландских и, предположительно, японских ученых (которые, согласно контексту, участвовали в создании гибридных клеток), дает веские экспериментальные доказательства в пользу концепции «мусорной ДНК», несмотря на попытки ранее отнести любую активность к функциональной.
Следите за новостями на других платформах: